JP7326408B2 - 撮像レンズ、撮影モジュール及び電子機器 - Google Patents

Description

本願は、光学素子の分野に属し、特に、撮像レンズ、撮影モジュール及び電子機器に関する。

民生電子機器分野の急速な発展に伴い、機器の高性能情報化の動向がますます顕著になっている。高性能情報電子機器は、シーン撮影、センシング認識などの応用機能を有することが多い。これらの機能は、主に高性能情報電子機器に搭載された撮像レンズを用いて撮影することで実現されることが知られている。しかしながら、現状の撮像レンズでは、小型化と高性能化の両立が困難である。

本願の実施例の目的は、小型化と高性能化の両立を図ることができる撮像レンズ、撮影モジュール及び電子機器を提供することにある。

第１態様として、撮影レンズを提供し、前記撮像レンズの結像面に対して光軸方向の位置が固定された焦点可変レンズと、前記焦点可変レンズの物体側又は像側に位置し、正の屈折力を有し光軸方向に可動なフォーカスレンズとを光軸に沿って含み、前記撮像レンズの物体距離が変化した場合に、前記焦点可変レンズで発生する像面湾曲の方向と、前記フォーカスレンズで発生する像面湾曲の方向とが逆である。

選択可能な実現方式として、前記撮影レンズは、前記焦点可変レンズの物体側に位置し、光軸に沿って順に配列された少なくとも１枚の第１レンズを含み、前記少なくとも１枚の第１レンズのうちの一部又は全部のレンズが前記フォーカスレンズを構成する第１レンズ群と、前記焦点可変レンズの像側に位置し、負の屈折力を有し、光軸に沿って順に配列された少なくとも１枚の第２レンズを含む第２レンズ群とを含む。

選択可能な実現方式として、前記少なくとも１枚の第１レンズの全てのレンズが前記フォーカスレンズを構成する場合、前記フォーカスレンズの焦点距離ｆｏｂと前記撮像レンズの焦点距離ｆとは、以下の条件式（１）を満たす。
０．５＜ｆｏｂ／ｆ＜１．５ （１）

選択可能な実現方式として、前記フォーカスレンズが光軸方向に移動することによって発生する前記結像面におけるピント移動量Δｐと、前記フォーカスレンズの光軸方向の移動量Δｚとは、以下の条件式（２）を満たす。
Δｐ／Δｚ＞１ （２）

選択可能な実現方式として、前記第１レンズ群の有効光線径Φｆと、前記焦点可変レンズの有効光線径Φとは、以下の条件式（３）を満たす。
０．４＜φ／φｆ＜０．９５ （３）

選択可能な実現方式として、前記撮影レンズは、負の屈折力を有し、前記フォーカスレンズと前記結像面との間に位置し、光軸に沿って順に配列された少なくとも１枚の第３レンズを含む第３レンズ群を更に含み、前記焦点可変レンズは、前記撮像レンズの最も物体側に位置し、前記フォーカスレンズは、前記焦点可変レンズの像側に位置する。

選択可能な実現方式として、前記フォーカスレンズの焦点距離ｆ＿ｆと、前記撮像レンズの焦点距離ｆとは、以下の条件式（４）を満たす。
０．６＜ｆ＿ｆ／ｆ＜１．２ （４）

選択可能な実現方式として、前記フォーカスレンズが光軸方向に移動することによって発生する前記結像面におけるピント移動量Δｐと、前記フォーカスレンズの光軸方向の移動量Δｚとは、以下の条件式（５）を満たす。
Δｐ／Δｚ＞１ （５）

第２態様として、上記の撮像レンズと、前記撮像レンズの像側に設けられているイメージセンサとを含む撮影モジュールを提供する。

第３態様として、筐体と、前記筐体に設けられている上記の撮影モジュールとを含む電子機器を提供する。

本願の実施例において、光軸方向に移動しない焦点可変レンズを撮像レンズの一部として有効に配置し、フォーカスレンズと併用すると共に、撮像レンズの物体距離が変化した場合に焦点可変レンズで発生する像面湾曲の方向とフォーカスレンズで発生する像面湾曲の方向を逆に発生させることで、焦点可変レンズとフォーカスレンズによる像面湾曲をキャンセルさせ、無限遠から近距離までの撮影距離において撮像レンズの高性能を維持しつつ、撮像レンズの小型化、最短撮影距離の短縮化などの有利な効果を奏する。
本願の他の特徴、目的及び利点は、以下の図面を参照してなされた非限定的な実施例の詳細な説明を読むことにより、より明らかになる。

図１は、本願の実施例１における撮像レンズの概略構成図である。 図２Ａ～図２Ｃは、それぞれ、本願の実施例１に係る撮像レンズの、物体距離ＩＮＦにおける非点収差曲線、球面収差曲線及び歪曲収差曲線を示す図である。 図２Ｄ～図２Ｆは、それぞれ、本願の実施例１に係る撮像レンズの、物体距離３０ｍｍにおける非点収差曲線、球面収差曲線及び歪曲収差曲線を示す図である。 図３は、本願の実施例２における撮像レンズの概略構成図である。 図４Ａ～図４Ｃは、それぞれ、本願の実施例２に係る撮像レンズの、物体距離ＩＮＦにおける非点収差曲線、球面収差曲線及び歪曲収差曲線を示す図である。 図４Ｄ～図４Ｆは、それぞれ、本願の実施例２に係る撮像レンズの、物体距離２５ｍｍにおける非点収差曲線、球面収差曲線及び歪曲収差曲線を示す図である。 図５は、本願の実施例３における撮像レンズの概略構成図である。 図６Ａ～図６Ｃは、それぞれ、本願の実施例３に係る撮像レンズの、物体距離ＩＮＦにおける非点収差曲線、球面収差曲線及び歪曲収差曲線を示す図である。 図６Ｄ～図６Ｆは、それぞれ、本願の実施例３に係る撮像レンズの、物体距離３０ｍｍにおける非点収差曲線、球面収差曲線及び歪曲収差曲線を示す図である。 図７は、本願の実施例４における撮像レンズの概略構成図である。 図８Ａ～図８Ｃは、それぞれ、本願の実施例４に係る撮像レンズの、物体距離１０００ｍｍにおける非点収差曲線、球面収差曲線及び歪曲収差曲線を示す図である。 図８Ｄ～図８Ｆは、それぞれ、本願の実施例４に係る撮像レンズの、物体距離５５ｍｍにおける非点収差曲線、球面収差曲線及び歪曲収差曲線を示す図である。

本願の実施例における技術的解決策は、本願の実施例における図面と併せて明確かつ完全に説明される。説明される実施例は、本願の一部の実施例であり、全ての実施例ではないことが明らかである。本願における実施例に基づいて、当業者が創造的な労働をすることなく得られる全ての他の実施例は、全て本願の保護範囲に属する。

本願の明細書及び特許請求の範囲における「第１」、「第２」などの用語は、特定の順序又は前後順序を記述するために使用されるのではなく、類似の対象を区別するために使用される。このように使用されるデータは、ここで図示又は説明されるもの以外の順序でも本願の実施例が実施できるように、適切な場合には交換できることや、「第１」、「第２」などで区別される対象は、一般的に同類であり、対象の数が限定されず、例えば、第１対象は、１つであっても、複数であってもよいことを理解されたい。本願の教示から逸脱することなく、以下で論じられる第１レンズは、第２レンズ又は第３レンズとも呼ばれる。

図面では、説明の便宜上、レンズの厚さ、大きさ、形状をやや誇張して示している。具体的には、図中に示す球面又は非球面の形状を一例として示している。即ち、球面又は非球面の形状は、図示したものに限定されない。図面は、単なる例示であり、厳密に縮尺通りに描かれていない。

なお、特に断りのない限り、本願の実施例で使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本願が属する技術分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。用語（例えば、一般的な辞書で定義された用語）は、関連技術の文脈上の意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本願の実施例において明示的に定義されない限り、理想的又は過度に正式的な意味で解釈されないことを理解されたい。

選択可能に、本願の実施例に係る焦点可変レンズは、液体レンズ、膜レンズ(membrane lens)及び／又は液晶レンズなどから選択されてもよいが、これらに限定されない。

分かりやすくするために、以下では、まず、本願の実施例に係る技術用語を解釈し、説明する。
光軸：光学系において光線を導く方向であり、中心視野の主光線を参考する。
焦点：光軸に平行な光線がレンズで屈折された後の集光点である。
焦点距離（ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ）は、焦点の長さとも呼ばれ、光学系における光の集束又は発散を測る度量方式であり、無限遠の被写体がレンズを通過して焦点面で鮮明な像を形成するときの、レンズの光学中心から焦点までの距離を指す。固定焦点レンズの場合、その光学中心の位置が固定されているので、焦点距離は、固定されている。ズームレンズは、レンズの光学中心が変化すると、レンズの焦点距離が変化するので、焦点距離を調整することができる。
物体距離：被写体とレンズとの間の距離である。
像距離：被写体の像とレンズとの間の距離である。
レンズを境に被写体が位置する側を物体側とし、レンズの物体側に近い面を物体側の面と呼ぶ。
レンズを境に被写体の像が位置する側を像側とし、レンズの像側に近い面を像側面と呼ぶ。

以下、本願の実施例による撮像レンズ、撮影モジュール及び電子機器について詳細に説明する。

本願の実施例において、撮像レンズは、光軸に沿って焦点可変レンズと正の屈折力を有し光軸方向に可動なフォーカスレンズとを含む。ここで、焦点可変レンズは、撮像レンズの結像面に対して光軸方向の位置が固定されている。即ち、焦点可変レンズは、撮像レンズの結像面に対して光軸方向に固定され、光軸方向に移動しない。フォーカスレンズは、焦点可変レンズの物体側又は像側に位置する。撮像レンズの物体距離が変化した場合に、焦点可変レンズで発生する像面湾曲の方向と、フォーカスレンズで発生する像面湾曲の方向とは、逆である。

これにより、光軸方向に移動しない焦点可変レンズを撮像レンズの一部として有効に配置し、フォーカスレンズと併用すると共に、撮像レンズの物体距離が変化した場合に焦点可変レンズで発生する像面湾曲の方向とフォーカスレンズで発生する像面湾曲の方向が逆になるようにすることで、焦点可変レンズとフォーカスレンズによる像面湾曲をキャンセルさせ、無限遠から近距離までの撮影距離において撮像レンズの高性能を維持しつつ、撮像レンズの小型化、最短撮影距離の短縮化、合焦速度の高速化などの有利な効果を奏する。

選択可能な実現方式として、焦点可変レンズは、電圧を印加することによって焦点位置を変化させることができる。焦点可変レンズは、液体レンズ、膜レンズ(membrane lens)及び／又は液晶レンズなどで構成することができる。なお、以下の実施例では、焦点可変レンズは、膜レンズで構成されているが、本願は、これに限定されるものではない。

なお、本願の実施例に係る撮像レンズは、以下に説明するように、焦点可変レンズに対するフォーカスレンズの配置位置を考慮して、異なる構成としてもよい。

構成１：
この構成１では、フォーカスレンズは、焦点可変レンズの物体側に位置する。

選択可能に、撮影レンズは、第１レンズ群と、第２レンズ群とを含む。ここで、第１レンズ群は、焦点可変レンズの物体側に位置する。第１レンズ群は、光軸に沿って順に配列された少なくとも１枚の第１レンズを含む。該少なくとも１枚の第１レンズのうちの一部又は全部のレンズは、フォーカスレンズを構成する。即ち、第１レンズ群の全体又は一部は、撮影レンズの物体距離が変化した場合に光軸方向に移動する正の屈折力を有するフォーカスレンズである。第２レンズ群は、焦点可変レンズの像側に位置する。第２レンズ群は、負の屈折力を有する。第２レンズ群は、光軸に沿って順に配列された少なくとも１枚の第２レンズを含む。

このように、焦点可変レンズの物体側のフォーカスレンズが正の屈折力を有することにより、周辺像高の光線を中心像高の光線に近づけることができ、焦点可変レンズの有効光線径を撮像レンズの前玉の有効光線径よりも小さくすることができる。更に、焦点可変レンズの有効光線径を小さくすることで、焦点可変レンズの小型化による撮像レンズのコストダウン、高速応答、小型化を図ることができる。

また、撮像レンズ全体の第１レンズ群近傍よりも、焦点可変レンズを通る軸上光線と周辺光線とが近づくため、焦点可変レンズの曲率が変化した場合の像面湾曲の発生を抑制することができる。

また、焦点可変レンズの像側に第２レンズ群を配置し、即ち、第２レンズを少なくとも１枚配置し、その屈折力を負とすることで、焦点可変レンズのピント感度を高め、ストロークを短くしながら、最短撮影距離を短くすることができる。

一部の実施例において、焦点可変レンズより物体側の第１レンズ群をＬ＿ｆｒｏｎｔ、焦点可変レンズより像側の第２レンズ群をＬ＿ｂａｃｋで示す。

一部の実施例において、この構成１では、第１レンズ群に含まれる少なくとも１枚の第１レンズの全てのレンズがフォーカスレンズを構成し、即ち第１レンズ群の全体が正の屈折力を有するフォーカスレンズである場合、フォーカスレンズの焦点距離ｆｏｂと撮像レンズの焦点距離ｆとは、以下の条件式（１）を満たす。
０．５＜ｆｏｂ／ｆ＜１．５ （１）

条件式（１）の上限を超える場合、焦点可変レンズより物体側の第１レンズ群の正のパワーが弱すぎて撮像レンズ全体が大型化する。一方条件式（１）の下限を下回る場合、焦点可変レンズより物体側の第１レンズ群の正のパワーが強くなりすぎて、撮影レンズの物体距離が変化する際の性能劣化が大きくなる。また、条件式（１）を満たさない場合、レンズ組み立て時の要求精度も高くなり、製造難易度が上がる。

一部の実施例において、この構成１では、フォーカスレンズが光軸方向に移動することによって発生する結像面におけるピント移動量Δｐと、フォーカスレンズの光軸方向の移動量Δｚとは、以下の条件式（２）を満たす。
Δｐ／Δｚ＞１ （２）

条件式（２）の下限を満たすことで、フォーカスストロークを必要以上に伸ばすことなく、最短撮影距離を短くすることができる。

一部の実施例において、この構成１では、第１レンズ群の有効光線径Φｆと、焦点可変レンズの有効光線径Φとは、以下の条件式（３）を満たす。
０．４＜φ／φｆ＜０．９５ （３）

条件式（３）の上限を超える場合、撮像レンズ全体の有効光線径に対して焦点可変レンズの有効光線径の小径化が不十分で、撮影レンズのコストアップや、大型化を招く。一方条件式（３）の下限を下回る場合、焦点可変レンズより物体側の第１レンズ群の正のパワーが強すぎるか、焦点可変レンズより物体側の第１レンズ群の光軸方向の長さが長くなり、撮像レンズの大型化を招く。

構成２：
この構成２では、フォーカスレンズは、焦点可変レンズの像側に位置する。

選択可能に、撮影レンズは、第３レンズ群を含む。ここで、焦点可変レンズは、撮像レンズの最も物体側に位置する。フォーカスレンズは、焦点可変レンズの像側に位置する。第３レンズ群は、負の屈折力を有する。第３レンズ群は、フォーカスレンズと撮影レンズの結像面との間に位置する。第３レンズ群は、光軸に沿って順に配列された少なくとも１枚の第３レンズを含む。

このように、撮像レンズの最も物体側に焦点可変レンズを配置し、焦点可変レンズの像側に正の屈折力を有するフォーカスレンズを配置し、更にフォーカスレンズと撮像レンズの結像面との間に負の屈折力を有し少なくとも１枚の第３レンズを含む第３レンズ群を配置することにより、撮像レンズの小型化、高性能化、最短撮影距離の短縮、合焦速度の高速化などの有利な効果を奏することができる。

また、撮像レンズの最も物体側に焦点可変レンズを配置することで、撮像レンズの製造組立性が容易となり、組立時のレンズ不良が発生すると、焦点可変レンズの交換も簡単となり、レンズの組立、製造コストが低減されるという利点がある。

一部の実施例において、この構成２では、フォーカスレンズの焦点距離ｆ＿ｆと、撮像レンズの焦点距離ｆとは、以下の条件式（４）を満たす。
０．６＜ｆ＿ｆ／ｆ＜１．２ （４）

条件式（４）の下限を下回る場合、フォーカスレンズのパワーが強くなりすぎて、撮影レンズの収差の補正が困難となり、更に組み立て要求精度を上がり、高性能化の実現が困難となる。一方、条件式（４）の上限を上回る場合、フォーカスレンズのフォーカスストロークが長くなり、撮影レンズ全体の大型化を招く。

一部の実施例において、この構成２では、フォーカスレンズが光軸方向に移動することによって発生する結像面におけるピント移動量Δｐと、フォーカスレンズの光軸方向の移動量Δｚとは、以下の条件式（５）を満たす。
Δｐ／Δｚ＞１ （５）

条件式（５）の下限を満たすことで、フォーカスストロークを必要以上に伸ばすことなく、最短撮影距離を短くすることができる。

また、焦点可変レンズより像側のレンズ群全てをフォーカスとして使用する場合、条件式（５）の値は、１になる。フォーカスレンズより像側に負のパワーを持つ第３レンズ群を配置し条件式（５）を満たせることで、フォーカスストロークを短縮でき、撮影レンズの小型化に寄与する。

また、焦点可変レンズより像側のレンズ群全てをフォーカスとして使用する場合、撮影レンズの物体距離が変化する際に焦点可変レンズで発生する像面湾曲と、フォーカスレンズで発生する像面湾曲の方向が同一になるため、撮影距離を短くした場合の撮影レンズの高性能化が困難で、撮影レンズの小型・高性能・最短撮影距離短縮などの両立が困難となる。

なお、本願の実施例において、最短撮影距離短縮と小型高性能化を両立するために、焦点可変レンズとフォーカスレンズの併用を前提としているが、例えば、最短撮影距離をそこまで短くする必要がない場合は、各レンズ群のパワーの条件を満足しつつ、フォーカスレンズを使わず、焦点可変レンズのみをフォーカスレンズとして適用してもよい。焦点可変レンズのみをフォーカスレンズとして使用する場合でも、上記の条件式を満たすことで、小型・高性能な撮像レンズが実現できる。

以下、上記構成の撮像レンズに適用可能な具体例について、図面を参照して説明する。
実施例１

以下、図１～図２Ｆを参照して、本願の実施例１における撮像レンズについて説明する。図１は、本願の実施例１における撮像レンズの概略構成図である。

図１に示すように、撮像レンズは、光軸に沿って物体側から像側へ順に、第１レンズ群Ｌ＿ｆｒｏｎｔ、焦点可変レンズＥ、第２レンズ群Ｌ＿ｂａｃｋ、IRカットフィルタＥ０を含む。第１レンズ群Ｌ＿ｆｒｏｎｔは、３枚の第１レンズを含む。該３枚の第１レンズのうちの一部又はすべてのレンズは、正の屈折力を有するフォーカスレンズを構成する。該３枚の第１レンズの物体側の面と像側の面の番号は、図１の１～６である。焦点可変レンズＥの面番号は、図１の７～１０である。第２レンズ群Ｌ＿ｂａｃｋは、負の屈折力を有し、２枚の第２レンズを含む。該２枚の第２レンズの物体側の面と像側の面の番号は、図１の１１～１４である。IRカットフィルタＥ０の物体側の面と像側の面の番号は、図１の１５～１６である。撮像レンズの結像面の面番号は、図１の１７である。物体からの光は、各面１～１６を順に通過し、最終的に結像面１７に結像する。

以下の表１に、本願の実施例１に係る撮像レンズの基本諸元を示す。ここで、曲率半径Ｒ及び厚さＤの単位は、いずれもミリメートル（ｍｍ）であり、Ｎｄは、屈折率、Ｖｄは、アッベ数、ＩＮＦは、無限大、ＳＴＯは、開口絞りを示す。

実施例１では、面６と面７との間の間隔は、空気間隔であり、面６と面７の間隔は、物体距離（Ｏｂｊｅｃｔ ｄｉｓｔａｎｃｅ）が３０ｍｍのときに、５．２５０である。また、焦点可変レンズの面９と面１０の曲率半径は物体距離が３０ｍｍのときに、ともにー６１になる。

実施例１では、物体距離ＩＮＦ、３０ｍｍにおける焦点距離ｆ、絞りＦｎｏ、画角ω、半像高Ｙは、表２に示すとおりである。

本願の実施例１において、第１レンズ群Ｌ＿ｆｒｏｎｔ及び第２レンズ群Ｌ＿ｂａｃｋの物体側の面及び像側の面は、非球面とされ、各非球面レンズの面ｘは、以下の非球面式によって限定されるが、それに限られない。

ここで、ｙは、非球面の光軸からの高さ、ｘは、サグ量、ｃは、非球面の近軸曲率、κは、円錐定数、Ａｎは、ｎ次の非球面係数である。

下記の表３及び表４に、実施例１の非球面に適用可能な高次項の係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４及びＡ１６を示す。Ｋは、非球面の円錐定数である。

図２Ａは、本願の実施例１に係る撮像レンズの、物体距離が無限大ＩＮＦのときの非点収差曲線を示し、画面全域で像面湾曲がよく補正されていることを示す。図２Ｂは、本願の実施例１に係る撮像レンズの、物体距離ＩＮＦにおける球面収差曲線を示し球面収差及び軸上色収差が十分に補正されていることを示す。図２Ｃは、本願の実施例１に係る撮像レンズの、物体距離ＩＮＦにおける歪曲収差曲線を示し、画面全域で歪曲が十分に補正されていることを示す。図２Ｄは、本願の実施例１に係る撮影レンズの、物体距離が例えば３０ｍｍの至近距離における非点収差曲線を示し、至近距離でも像面湾曲が十分補正されていることを示す。図２Ｅは、本願の実施例１に係る撮影レンズの、物体距離３０ｍｍにおける球面収差曲線を示し、至近距離でありながら球面収差と軸上色収差がよく補正されていることを示す。図２Ｆは、本願の実施例１に係る撮影レンズの、物体距離３０ｍｍにおける歪曲収差曲線を示し、至近距離でありながら歪曲が十分に補正されていることを示す。図２Ａから図２Ｆによれば、実施例１に係る撮像レンズは、可変焦点レンズ及びレンズフォーカスの像面湾曲等の発生収差をキャンセルし、無限遠から至近距離まで高性能を維持し、良好な結像品質を実現できることがわかる。
実施例２

以下、図３～図４Ｆを参照して、本願の実施例２における撮像レンズについて説明する。図３は、本願の実施例２における撮像レンズの概略構成図である。

図３に示すように、撮像レンズは、光軸に沿って物体側から像側へ順に、第１レンズ群Ｌ＿ｆｒｏｎｔ、焦点可変レンズＥ、第２レンズ群Ｌ＿ｂａｃｋ、IRカットフィルタＥ０を含む。第１レンズ群Ｌ＿ｆｒｏｎｔは、３枚の第１レンズを含む。該３枚の第１レンズのうちの一部又はすべてのレンズは、正の屈折力を有するフォーカスレンズを構成する。該３枚の第１レンズの物体側の面と像側の面の番号は、図３の１～６である。焦点可変レンズＥの面番号は、図３の８～１１である。第２レンズ群Ｌ＿ｂａｃｋは、負の屈折力を有し、３枚の第２レンズを含む。該３枚の第２レンズの物体側の面と像側の面の番号は、図３の１２～１７である。IRカットフィルタＥ０の物体側の面と像側の面の番号は、図３の１８～１９である。撮像レンズの結像面の面番号は、図３の２０である。物体からの光は、各面１～１９を順に通過し、最終的に結像面２０に結像する。

以下の表５に、本願の実施例２に係る撮像レンズの基本諸元を示す。ここで、曲率半径Ｒ及び厚さＤの単位は、いずれもミリメートル（ｍｍ）であり、Ｎｄは、屈折率、Ｖｄは、アッベ数、ＩＮＦは、無限大、ＳＴＯは、開口絞りを示す。

実施例２では、面７と面８との間の間隔は、空気間隔であり、物体距離が２５ｍｍのときに、面７と面８との空気間隔は２．７４０である。
また、焦点可変レンズの面１０と面１１の曲率半径は物体距離が２５ｍｍのときに、ともにー６１になる。

実施例２では、物体距離ＩＮＦ、２５ｍｍにおける焦点距離ｆ、絞りＦｎｏ、画角ω、半径Ｙは、表６に示すとおりである。

本願の実施例２において、第１レンズ群Ｌ＿ｆｒｏｎｔ及び第２レンズ群Ｌ＿ｂａｃｋの物体側の面及び像側の面は、非球面とされ、各非球面レンズの面ｘは、以下の非球面式によって限定されるが、それに限られない。

ここで、ｙは、非球面の光軸からの高さ、ｘは、サグ量、ｃは、非球面の近軸曲率、κは、円錐定数、Ａｎは、ｎ次の非球面係数である。

下記の表７及び表８に、実施例２の非球面に適用可能な高次項の係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４及びＡ１８を示す。Ｋは、円錐定数である。

図４Ａは、本願の実施例２に係る撮像レンズの、物体距離ＩＮＦにおける非点収差曲線を示し、像面湾曲が十分補正され良好な性能を示す。図４Ｂは、本願の実施例２に係る撮像レンズの、物体距離ＩＮＦにおける球面収差曲線を示し、球面収差及び軸上色収差が十分補正されていることを示す。図４Ｃは、本願の実施例２に係る撮像レンズの、物体距離ＩＮＦにおける歪曲収差曲線を示し、画面全域にわたり歪曲収差が十分に補正されていることを示す。図４Ｄは、本願の実施例２に係る撮影レンズの、物体距離が例えば２５ｍｍの至近距離における非点収差曲線を示し、近距離でありながら像面湾曲が十分に補正されていることを示す。図４Ｅは、本願の実施例２に係る撮影レンズの、物体距離２５ｍｍにおける球面収差曲線を示し、近距離でありながら球面収差と軸上色収差が十分に補正されていることを示す。図４Ｆは、本願の実施例２に係る撮影レンズの、物体距離２５ｍｍにおける歪曲収差曲線を示し、近距離でありながら歪曲収差が十分に補正されていることを示す。図４Ａから図４Ｆによれば、実施例２に係る撮像レンズは、可変焦点レンズ及びレンズフォーカスの像面湾曲等の発生収差をキャンセルし、無限遠から至近距離まで高性能を維持し、良好な結像品質を実現できることがわかる。
実施例３

以下、図５～図６Ｆを参照して、本願の実施例３における撮像レンズについて説明する。図５は、本願の実施例３における撮像レンズの概略構成図である。

図５に示すように、撮像レンズは、光軸に沿って物体側から像側へ順に、焦点可変レンズＥ、フォーカスレンズＥ１、第３レンズ群Ｅ２、IRカットフィルタＥ３を含む。焦点可変レンズＥの面番号は、図５の１～４である。フォーカスレンズＥ１は、３枚のレンズを含む。該３枚のレンズの物体側の面と像側の面の番号は、図５の５～１０である。第３レンズ群Ｅ２は、負の屈折力を有し、２枚の第３レンズを含む。該２枚の第３レンズの物体側の面と像側の面の番号は、図５の１１～１４である。IRカットフィルタＥ３の物体側の面と像側の面の番号は、図５の１５～１６である。撮像レンズの結像面の面番号は、図５の１７である。物体からの光は、各面１～１６を順に通過し、最終的に結像面１７に結像する。

以下の表９に、本願の実施例３に係る撮像レンズの基本諸元を示す。ここで、曲率半径Ｒ及び厚さＤの単位は、いずれもミリメートル（ｍｍ）であり、Ｎｄは、屈折率、Ｖｄは、アッベ数、ＩＮＦは、無限大、ＳＴＯは、開口絞りを示す。

実施例３では、面４と面５との間の間隔は、空気間隔であり、物体距離が３０ｍｍのときに、面４と面５の間隔は０．５３０である。面１０と面１１との間の間隔は、空気間隔であり、物体距離が３０ｍｍのときに、面１０と面１１の空気間隔は９．７０２である。また、焦点可変レンズの面３と面４の曲率半径は物体距離が３０ｍｍのときに、ともにー６１になる。

実施例３では、物体距離ＩＮＦ、３０ｍｍにおける焦点距離ｆ、絞りＦｎｏ、画角ω、半像高Ｙは、表１０に示すとおりである。

本願の実施例３において、フォーカスレンズＥ１及び第３レンズ群Ｅ２の物体側の面及び像側の面は、非球面とされ、各非球面レンズの面ｘは、以下の非球面式によって限定されるが、それに限られない。

ここで、ｙは、非球面の光軸からの高さ、ｘは、サグ量、ｃは、非球面の近軸曲率、κは、円錐定数、Ａｎは、ｎ次の非球面係数である。

下記の表１１及び表１２に、実施例３の非球面に適用可能な高次項の係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４及びＡ１６を示す。Ｋは、円錐定数である。

図６Ａは、本願の実施例３に係る撮像レンズの、物体距離ＩＮＦにおける非点収差曲線を示し、像面湾曲が良好に補正されていることを示す。図６Ｂは、本願の実施例３に係る撮像レンズの、物体距離ＩＮＦにおける球面収差曲線を示し、球面収差及び軸上色収差が十分に補正されていることを示す。図６Ｃは、本願の実施例３に係る撮像レンズの、物体距離ＩＮＦにおける歪曲収差曲線を示し、画面全域にわたり歪曲収差が良好に補正されていることを示す。図６Ｄは、本願の実施例３に係る撮影レンズの、物体距離が例えば３０ｍｍの至近距離における非点収差曲線を示し、近距離にも関わらず像面湾曲が良好に補正されていることを示す。図６Ｅは、本願の実施例３に係る撮影レンズの、物体距離３０ｍｍにおける球面収差曲線を示し、近距離に関わらず球面収差及び軸上色収差が良好に補正されていることを示す。図６Ｆは、本願の実施例３に係る撮影レンズの、物体距離３０ｍｍにおける歪曲収差曲線を示し、近距離に関わらず歪曲収差が良好に補正されていることを示す。図６Ａから図６Ｆによれば、実施例３に係る撮像レンズは、可変焦点レンズ及びレンズフォーカスの像面湾曲等の発生収差をキャンセルし、無限遠から至近距離まで高性能を維持し、良好な結像品質を実現できることがわかる。
実施例４

以下、図７～図８Ｆを参照して、本願の実施例４における撮像レンズについて説明する。図７は、本願の実施例４における撮像レンズの概略構成図である。

図７に示すように、撮像レンズは、光軸に沿って物体側から像側へ順に、焦点可変レンズＥ、フォーカスレンズＥ１、第３レンズ群Ｅ２、IRカットフィルタＥ３を含む。焦点可変レンズＥの面番号は、図７の１～４である。フォーカスレンズＥ１は、３枚のレンズを含む。該３枚のレンズの物体側の面と像側の面の番号は、図７の６～１１である。第３レンズ群Ｅ２は、負の屈折力を有し、３枚の第３レンズを含む。該３枚の第３レンズの物体側の面と像側の面の番号は、図７の１２～１５である。IRカットフィルタＥ３の物体側の面と像側の面の番号は、図７の１６～１７である。撮像レンズの結像面の面番号は、図７の１８である。物体からの光は、各面１～１７を順に通過し、最終的に結像面１８に結像する。

以下の表１３に、本願の実施例４に係る撮像レンズの基本諸元を示す。ここで、曲率半径Ｒ及び厚さＤの単位は、いずれもミリメートル（ｍｍ）であり、Ｎｄは、屈折率、Ｖｄは、アッベ数、ＩＮＦは、無限大、ＳＴＯは、開口絞りを示す。

実施例４では、面４と面５との間の間隔は、空気間隔であり、面４と面５の間隔は、物体距離が５５ｍｍのときに、０．２９０である。面１３と面１４との間の間隔は、空気間隔であり、面１３と面１４の間隔は、物体距離が５５ｍｍのときに、０．５４８である。また、焦点可変レンズの面３と面４の曲率半径は物体距離が５５ｍｍのときに、ともにー６１になる。

実施例４では、物体距離ＩＮＦ、５５ｍｍにおける焦点距離ｆ、絞りＦｎｏ、画角ω、半像高Ｙは、表１４に示すとおりである。

本願の実施例４において、フォーカスレンズＥ１及び第３レンズ群Ｅ２の物体側の面及び像側の面は、非球面とされ、各非球面レンズの面ｘは、以下の非球面式によって限定されるが、それに限られない。

ここで、ｙは、非球面の光軸からの高さ、ｘは、サグ量、ｃは、非球面の近軸曲率、κは、円錐定数、Ａｎは、ｎ次の非球面係数である。

下記の表１５及び表１６に、実施例４の非球面に適用可能な高次項の係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６、Ａ１８及びＡ２０を示す。Ｋは、円錐定数である。

図８Ａは、本願の実施例４に係る撮像レンズの、物体距離１０００ｍｍにおける非点収差曲線を示し、像面湾曲が良好に補正されていることを示す。図８Ｂは、本願の実施例４に係る撮像レンズの、物体距離１０００ｍｍにおける球面収差曲線を示し、球面収差及び軸上色収差が十分に補正されていることを示す。図８Ｃは、本願の実施例４に係る撮像レンズの、物体距離１０００ｍｍにおける歪曲収差曲線を示し、画面全域にわたり歪曲収差が良好に補正されていることを示す。図８Ｄは、本願の実施例４に係る撮影レンズの、物体距離が例えば５５ｍｍの至近距離における非点収差曲線を示し、近距離にも関わらず像面湾曲が良好に補正されていることを示す。図８Ｅは、本願の実施例４に係る撮影レンズの、物体距離５５ｍｍにおける球面収差曲線を示し、近距離に関わらず球面収差及び軸上色収差が良好に補正されていることを示す。図８Ｆは、本願の実施例４に係る撮影レンズの、物体距離５５ｍｍにおける歪曲収差曲線を示し、近距離に関わらず歪曲収差が良好に補正されていることを示す。図８Ａから図８Ｆによれば、実施例４に係る撮像レンズは、可変焦点レンズ及びレンズフォーカスの像面湾曲等の発生収差をキャンセルし、無限遠から至近距離まで高性能を維持し、良好な結像品質を実現できることがわかる。

上記実施例１～実施例４の撮像レンズが満足する条件式は、以下の表１７に示されている。

本願の実施例は、画像センサと、上記の撮影レンズとを含む撮影モジュールを更に提供し、該画像センサが撮影レンズの像側に設けられる。該撮影レンズは、被写体の光信号を受光してイメージセンサに投光するために用いられ、該イメージセンサは、被写体に対応する光信号を画像信号に変換するために用いられるが、ここではその説明を省略する。上記撮像レンズを含む撮影モジュールは、撮像レンズの薄型化、小型化を満足しつつ、撮像レンズの解像力及び結像の解像力を向上させ、撮像レンズに対する高精彩な結像を満足することが可能であることが理解される。

本願の実施例は、筐体と、上記の撮影モジュールとを含む電子機器を更に提供し、該撮影モジュールは、画像情報を取得するために筐体に設けられる。ここで、電子機器は、ハンドヘルドデバイス、車載デバイス、ウェアラブルデバイス、コンピューティングデバイス、又はワイヤレスモデムに接続された他の処理デバイスを含む。セルラー電話、スマートフォン（ｓｍａｒｔ ｐｈｏｎｅ）、携帯情報端末ＰＤＡ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｄｉｇｉｔａｌ ａｓｓｉｓｔａｎｔ）コンピュータ、タブレット型コンピュータ、ラップトップコンピュータ（ｌａｐｔｏｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ビデオカメラ、ビデオレコーダ、カメラ、スマートウォッチ（ｓｍａｒｔ ｗａｔｃｈ）、スマートブレスレット（ｓｍａｒｔ ｗｒｉｓｔｂａｎｄ）、車載型コンピュータ、及び結像機能を有する他の電子デバイスも含む。本願の実施例は、上記電子機器の具体的な形態を特に限定するものではない。

以上の説明は、本願の好適な実施例及び用いられる技術原理の説明にすぎない。本願に係る保護範囲として、上記の技術的構成の特定の組合せによる技術的解決策に限られず、対応する発明の思想を逸脱することなく、例えば、上記構成と本願に開示される（それに限られない）類似機能を有する技術的構成の相互の置換による技術的解決策のような、上記の技術的構成及びその同等な構成の任意の組み合わせによる他の技術的解決策もカバーすることは、当業者が理解するべきである。

Claims (9)

1. 撮像レンズであって、
   前記撮像レンズは、光軸に沿って、
   前記撮像レンズの結像面に対して光軸方向の位置が固定された焦点可変レンズと、
   前記焦点可変レンズの物体側又は像側に位置し、正の屈折力を有し光軸方向に可動なフォーカスレンズと、からなり、
   前記撮像レンズの物体距離が変化した場合に、前記焦点可変レンズで発生する像面湾曲の方向と、前記フォーカスレンズで発生する像面湾曲の方向とが逆であり、
   前記撮像レンズの物体距離が変化したときに、前記フォーカスレンズは、光軸方向に移動し、かつ、前記焦点可変レンズの焦点距離が変化し、
   前記フォーカスレンズが前記焦点可変レンズの物体側に位置する場合、前記撮像レンズは、
   前記焦点可変レンズの物体側に位置し、光軸に沿って順に配列された少なくとも１枚の第１レンズを含み、前記少なくとも１枚の第１レンズのうちの一部又は全部のレンズが前記フォーカスレンズを構成する第１レンズ群と、
   前記焦点可変レンズの像側に位置し、負の屈折力を有し、光軸に沿って順に配列された少なくとも１枚の第２レンズを含む第２レンズ群とを含むことを特徴とする撮像レンズ。
2. 前記少なくとも１枚の第１レンズの全てのレンズが前記フォーカスレンズを構成する場合、前記フォーカスレンズの焦点距離ｆｏｂと前記撮像レンズの焦点距離ｆとは、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
   ０．５＜ｆｏｂ／ｆ＜１．５ （１）
3. 前記フォーカスレンズが光軸方向に移動することによって発生する前記結像面におけるピント移動量Δｐと、前記フォーカスレンズの光軸方向の移動量Δｚとは、以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
   Δｐ／Δｚ＞１ （２）
4. 前記第１レンズ群の有効光線径Φｆと、前記焦点可変レンズの有効光線径Φとは、以下の条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
   ０．４＜φ／φｆ＜０．９５ （３）
5. 前記フォーカスレンズが前記焦点可変レンズの像側に位置する場合、前記撮像レンズは、
   負の屈折力を有し、前記フォーカスレンズと前記結像面との間に位置し、光軸に沿って順に配列された少なくとも１枚の第３レンズを含む第３レンズ群を更に含み、
   ここで、前記焦点可変レンズは、前記撮像レンズの最も物体側に位置し、前記フォーカスレンズは、前記焦点可変レンズの像側に位置することを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
6. 前記フォーカスレンズの焦点距離ｆ＿ｆと、前記撮像レンズの焦点距離ｆとは、以下の条件式（４）を満たすことを特徴とする請求項５に記載の撮像レンズ。
   ０．６＜ｆ＿ｆ／ｆ＜１．２ （４）
7. 前記フォーカスレンズが光軸方向に移動することによって発生する前記結像面におけるピント移動量Δｐと、前記フォーカスレンズの光軸方向の移動量Δｚとは、以下の条件式（５）を満たすことを特徴とする請求項５に記載の撮像レンズ。
   Δｐ／Δｚ＞１ （５）
8. 請求項１～７のいずれか１項に記載の撮像レンズと、前記撮像レンズの像側に設けられているイメージセンサとを含むことを特徴とする撮影モジュール。
9. 筐体と、前記筐体に設けられている請求項８に記載の撮影モジュールとを含むことを特徴とする電子機器。